¿Qué es la memoria y la velocidad relacionados con la computadora?

Introducción

Los términos "memoria" y "velocidad" son dos palabras relacionadas con la computadora que pueden ser legítimamente confusas en que ambos términos pueden referirse correctamente a diferentes formas de "memoria" y "velocidad".Para comprender mejor estos términos, ayuda a considerar los tres componentes esenciales de cualquier sistema informático:

• Procesador
• Memoria
• Disco

El procesador utiliza su memoria (volátil) y espacio (no volátil) de disco para hacer su trabajo.Y dado que una computadora no sería muy divertida sin una conexión a Internet, también podemos agregar "red" a esta lista (con un poco más de detalles entre paréntesis):

• Procesador (UPC/GPU)
• Memoria (RAM/Dimm)
• Disco (HDD/SSD/USB)
• Red (Éternet/Wifi)

De hecho, para Windows, puede presionar CTRL + Shift + ESC para ver estos componentes principales en acción.Por ejemplo:

En pocas palabras, la CPU orquesta los otros componentes y es esencialmente responsable del hecho de que:

• El 54% de la memoria se está utilizando.
• El 3% del disco se está utilizando.
• El 0% de la red se está utilizando actualmente.
• El 4% de la GPU se está utilizando.

Cada uno de estos componentes centrales se discute a continuación.

UPC

La CPU (Unidad Central de Procesamiento) es el "caballo de trabajo" de un sistema informático.Tal procesador puede contener múltiples núcleos.Por ejemplo, utilizando el monitor de recursos de Windows (Win + R, Reson, OK), vemos que este procesador en particular está compuesto por cuatro núcleos (0 a 3):

Además, la CPU puede aprovechar la potencia de procesamiento de la GPU, particularmente para el procesamiento de gráficos, la edición de videos y las tareas de aprendizaje automático.La métrica clave por la cual se miden las CPU es la velocidad del reloj, generalmente en GHz.Una CPU que se ejecuta a 1 Hz generalmente puede procesar una instrucción por segundo.Puede pensar en una "instrucción" como un cálculo relativamente simple, como la adición de dos números.Una CPU que se ejecuta a 2.9 GHz puede procesar alrededor de 2.900 millones de instrucciones por segundo, lo que es bastante alucinante.Por ejemplo, su libro promedio contiene aproximadamente 400 páginas y dado que cada página contiene aproximadamente 3000 caracteres, un libro típico contiene aproximadamente 1.2 millones de caracteres.Si la CPU puede procesar un carácter por instrucción, entonces una CPU de 2.9 GHz podría procesar alrededor de 2416 libros por segundo (755 libras en libros físicos).

Memoria

La memoria o RAM (memoria de acceso aleatorio) es donde la CPU almacena los resultados de sus diversos cálculos (así como otros datos).Esta forma de memoria es de naturaleza volátil, lo que significa que cuando la computadora se apaga correctamente, todos los datos se pierden por diseño.La métrica clave para la memoria es la cantidad de TI, típicamente medida en GB.1 GB es igual a 1024^3 bytes o aproximadamente 1.07 mil millones de bytes (ver la sección Factor de conversión a continuación).Como un byte contiene 8 bits (0 o 1), 1 GB de memoria puede contener un poco más de 8,5 mil millones de bits.8 bits pueden representar 2^8 = 256 caracteres, más que suficiente para su libro típico.Por lo tanto, 1 GB puede almacenar al menos (1.07 mil millones de caracteres) / (1.2 millones de caracteres por libro) = 892 libros de tamaño promedio.

Tenga en cuenta que la velocidad de memoria también es una consideración importante, típicamente medida en MHz (millones de ciclos por segundo).Para Windows, presionar CTRL + Shift + ESC comenzará el Administrador de tareas, que en este caso muestra que la velocidad de memoria es de 1200 MHz:

En general, un medio más preciso para medir la velocidad de la memoria es a través de la velocidad de transferencia y el ancho de banda:

• La tasa de transferencia es la velocidad realizada real en lugar de la frecuencia del reloj (velocidad del reloj).La tasa de transferencia generalmente se mide en MT/S (millones de transferencias por segundo).
• El ancho de banda de memoria es la velocidad a la que se pueden leer y almacenar datos en la memoria a través de la CPU.El ancho de banda de memoria generalmente se mide en GB/S (gigabytes por segundo).

En general, cuanto más rápido sea la memoria, más rápido puede acceder al procesador dicha memoria.Sin embargo, la tasa de transferencia de datos de memoria real generalmente está determinada por la CPU del sistema y tarjeta madre configuración.

Disco

La unidad o unidades de disco de un sistema informático es el espacio no volátil en el que el sistema almacena "permanentemente" sus datos.A diferencia de la RAM, cuando el sistema informático se apaga correctamente, estos datos no se pierden (por diseño).En comparación con la RAM, esta forma de memoria es relativamente lenta.Dicho esto, las unidades de estado sólido (SSD) son significativamente más rápidos que las unidades de disco duro tradicionales (HDD).

Al igual que la memoria, la métrica clave para el espacio del disco es cuánto de ella hay, generalmente medido en GB o TB (1 TB = 1024 GB).De lo anterior, sabemos que 1 GB puede contener unos 892 libros.Por lo tanto, 1 TB puede contener 1024 · 892 = 913,408 libros de tamaño promedio usando 8 bits por carácter.Si queremos incluir obras de arte, imágenes y otros elementos de libros comunes, podemos usar el hecho de que el libro electrónico de Kindle promedio es de aproximadamente 2.6 MB, por lo que 1 TB puede mantenerse:

(1 book / 2.6 MB) · (1024 MB / 1 GB) · (1024 GB / 1 TB) = 403,298 books

Si asumimos que lleva un día leer un libro, entonces 1 TB de espacio en disco puede proporcionar aproximadamente 1104 años de entretenimiento continuo.Tenga en cuenta que la "cadena" multiplicativa utilizada anteriormente se explica en la sección del factor de conversión a continuación.

Y al igual que con la memoria, la velocidad del disco también es un factor importante.Un SSD es aproximadamente 50 veces más rápido que un HDD para transferencias de archivos grandes y aproximadamente 200 veces más rápido para transferencias de archivos pequeños (4 kb) (lo que puede marcar una gran diferencia en SO velocidad y horario de arranque).

Red

La métrica primaria para una red es la velocidad, generalmente medida en KBP o MBP.De hecho, para probar rápidamente la velocidad de su red actual, puede usar Google Pon a prueba tu velocidad de Internet, un ejemplo del cual sigue:

Desde arriba, vemos una velocidad de descarga de aproximadamente 772 Mbps o megabits por segundo.Es decir, 772 millones de bits, en promedio, se transfieren (descargados) por segundo.Tenga en cuenta que el prefijo S de SI indica exactamente 1 millón (y no 1024^3 ≈ 1.07 millones, como es el caso de la memoria/disco).Es común tener velocidades de descarga y carga asimétricas, como se ve anteriormente.Esto se debe a que un porcentaje significativo de personas está más interesado en velocidades de descarga rápidas (transmisión de video, radio por Internet, etc.) que las velocidades de carga (enviando correo electrónico, publicar imágenes de redes sociales, etc.)

Tenga en cuenta que se llama a la tasa máxima de transferencia de datos a través de una ruta dada banda ancha y se mide en MBP.La prueba anterior intenta medir el ancho de banda de la red.

Es posible que haya notado que la prueba de velocidad informó una latencia de 20 ms (milisegundos).La latencia mide la rapidez con que recibe una respuesta del servidor.Los tiempos de respuesta bajos son importantes para aplicaciones en tiempo real, como videollamadas y juegos en línea.

La sección del factor de conversión a continuación proporciona un ejemplo de cómo calcular el tiempo necesario para descargar un libro electrónico de 2.6 MB a 772 Mbps.

GPU

La unidad de procesamiento de GPU o gráficos, generalmente parte de su tarjeta gráfica, se utiliza principalmente para la representación de gráficos, pero la CPU puede aprovechar la GPU para manejar parte de su procesamiento, particularmente en torno al procesamiento de gráficos, la edición de video y el aprendizaje automático.Las GPU son excelentes para las operaciones de matriz/vector procesamiento en paralelo.Para tales escenarios, puede pensar en la GPU como un subcontrol subservante de la CPU.

La velocidad de la GPU generalmente se mide en MHz (millones de ciclos de procesamiento por segundo), pero a diferencia de una CPU, se aplican otras métricas como la velocidad de fotogramas y la velocidad de relleno de píxeles.

Factores de conversión

De vez en cuando necesitamos convertirnos de una unidad a otra.Por ejemplo, ¿qué es 2250 MB (Megabytes) en términos de TB (terabytes)?Podemos calcular de manera confiable tales cantidades a través de factores de conversión.

Recuerde de álgebra que y · (X / y) = X y X · (y / X) = y.En el primer caso, el principal y Cancela el y En el denominador.Del mismo modo, en el segundo caso, el principal X Cancela el X En el denominador.Esta misma manipulación algebraica se puede aplicar a las unidades.Por ejemplo, si queríamos convertir 1 cm a mm, podemos tratar "CM" y "MM" como cantidades algebraicas, como sigue:

1 cm · (10 mm / 1 cm) = 1 · (10 mm / 1) = 1 · 10 mm = 10 mm

Es decir, el CM líder cancela el CM en el denominador, dejando 10 mm.Similarmente,

17.6 cm · (10 mm / 1 cm) = 17.6 · (10 mm / 1) = 17.6 · 10 mm = 176 mm

La cantidad (10 mm / 1 cm) se conoce como factor de conversión, que puede "voltear" según sea necesario.Por ejemplo:

176 mm · (1 cm / 10 mm) = 176 · (1 cm / 10) = 17.6 cm

Todo lo que se necesita para crear un factor de conversión es una igualdad conocida.Por ejemplo, si 1 hectárea = 2.47105 acres, entonces podemos convertir 3.5 hectáreas en acres, de la siguiente manera:

3.5 hectares · (2.47105 acres / 1 hectare) = 3.5 · 2.47105 acres ≈ 8.649 acres

Del mismo modo, podemos convertir 6.649 acres de regreso a hectáreas volteando el factor de conversión, como se muestra:

8.649 acres · (1 hectare / 2.47105 acres) ≈ 3.5 hectares

Con eso en mente, la siguiente lista puede ser útil con respecto a las conversiones de capacidad de memoria y disco:

8 bits     = 1 byte
1024 bytes = 1 KB
1024 KB    = 1 MB
1024 MB    = 1 GB
1024 GB    = 1 TB
1024 TB    = 1 PB

Usando la lista anterior, podemos responder a la pregunta original de la siguiente manera:

2250 MB · (1 GB / 1024 MB) ≈ 2.1973 GB
2.1973 GB · (1 TB / 1024 GB) ≈ 0.0021 TB

También puede "encadenar" los factores de conversión juntos para realizar el mismo cálculo de una sola vez (la única unidad que queda en pie es la que queremos):

2250 MB · (1 GB / 1024 MB) · (1 TB / 1024 GB) ≈ 0.0021 TB

Una búsqueda web rápida a menudo indica que 1 GB = 1 mil millones de bytes, pero esto no es correcto, como se muestra:

1 GB · (1024 MB / 1 GB) · (1024 KB / 1 MB) · (1024 bytes / 1 KB) = 1,073,741,824 bytes ≅ 1.07 billion bytes ≈ 1 billion bytes

Como último ejemplo, digamos que nos gustaría estimar cuánto tiempo tomaría descargar un libro electrónico de 2.6 MB en una red de 772 Mbps:

2.6 MB · (1024 KB / 1 MB) · (1024 bytes / KB) · (8 bits / 1 byte) = 21,810,381 bits
772 Mbps = 772 Mbit / 1 s
(772 Mbit / 1 s) · (1000 Kbit / Mbit) · (1000 bits / Kbit) = 722,000,000 bits / 1 s
21,810,381 bits · (1 s / 722,000,000 bits) ≈ 0.028 s
0.028 s · (1000 ms / 1 s) ≈ 28 ms

Se necesitan alrededor de 400 ms (milisegundos) para parpadear su ojo.En ese tiempo, podría descargar alrededor de 14 libros de libros electrónicos Kindle con una red de 772 Mbps.

Conclusión

Una forma razonable de pensar sobre la "memoria" y la "velocidad" de un sistema informático es en términos de los componentes centrales del sistema:

• Procesador
  • La métrica clave es la velocidad del reloj de la CPU, generalmente medida en GHZ.
  • Un procesador de 3.2 GHz ejecuta 3.200 millones de instrucciones por segundo (suponiendo una instrucción por ejecución).
  • La CPU puede aprovechar la GPU para cosas como el procesamiento de gráficos, la edición de video y el aprendizaje automático.
• Memoria
  • Esta es la memoria principal que la CPU usa para sus tareas.
  • La métrica clave es el tamaño de la memoria, generalmente medido en GB (1 GB = 1024^3 bytes)
  • Este tipo de memoria es volátil por diseño, los datos se pierden cuando la computadora se apaga correctamente.
• Disco
  • La métrica clave es el tamaño del disco (o espacio), generalmente medido en GB o TB.
  • Este tipo de memoria no es volátil por diseño, los datos generalmente no se pierden cuando la computadora se apaga correctamente.
• Red.
  • La métrica clave es la velocidad de red (velocidad de transferencia de datos), generalmente medida en GBP (gigabits por segundo).
  • En general, cuanto más rápida sea la red, más rápido será la carga de carga (Data Out) y la descarga (Data In).

Los factores de conversión son una forma útil de convertir de una unidad a otra, incluidas las unidades de memoria y velocidad del sistema informático.